Какие источники энергии вызывают больше всего выбросов CO₂?

Изменение климата является одной из самых серьёзных угроз современности, и углеродные выбросы играют ключевую роль в этом процессе, передает ranking.kz.

С 2015 года, когда было подписано Парижское соглашение, международное сообщество активно ищет пути для сокращения выбросов парниковых газов. На сегодняшний день 194 страны, включая Казахстан, приняли на себя обязательства по уменьшению углеродного следа. В этом контексте атомная энергетика выступает важным инструментом для достижения климатических целей и перехода к устойчивому развитию.

Выбросы углекислого газа (CO₂) от энергетического сектора составляют более 40% всех глобальных выбросов, что делает эту проблему одной из наиболее актуальных для борьбы с изменением климата. Основные источники углеродных выбросов включают:

Уголь. Один из самых углеродоёмких источников энергии, вызывающий выбросы 800–1000 граммов CO₂ на киловатт-час (г/кВт·ч). В то время как уголь продолжает оставаться важным источником электроэнергии, его негативное воздействие на окружающую среду вызывает необходимость поиска альтернатив.

Природный газ. Хотя его углеродный след составляет 400–500 г/кВт·ч, утечки метана при добыче и транспортировке увеличивают общий негативный климатический эффект.

Возобновляемые источники энергии. Солнечная и ветровая энергетика значительно менее углеродоёмкие, выбросы в них составляют 20–50 и 11–12 г/кВт·ч соответственно. Однако зависимость от погодных условий и необходимость создания резервных мощностей могут увеличивать углеродный след.

Атомная энергетика. Показатели выбросов CO₂ от атомных электростанций составляют всего 5,1–6,4 г/кВт·ч, что делает атомную энергетику одним из наиболее экологически чистых способов производства электроэнергии.

Мировой опыт показывает, что в странах с высоким уровнем развития атомной энергетики наблюдаются значительно меньшие объёмы углеродных выбросов. Например, Франция, где около 65% электроэнергии производится на атомных станциях, имеет одни из самых низких выбросов CO₂ в мире — всего 56 г/кВт·ч. Это свидетельствует о том, что увеличение доли атомной энергии в энергетическом балансе страны может значительно сократить углеродные выбросы.

На конференции COP-28 в 2023 году 20 стран, включая США и Францию, подписали декларацию о тройном увеличении мощностей атомной генерации к 2050 году. Европарламент также проголосовал за включение атомной энергии в таксономию «зелёной» энергии, что открывает новые перспективы для развития атомной энергетики в Европе и мире.

Казахстан, обладающий большими запасами урана и опытом в ядерной энергетике, имеет все возможности для использования атомной энергии как одного из ключевых инструментов сокращения углеродных выбросов.

Теперь рассмотрим мировой опыт на примерах.

 Франция.

Франция является ярким примером успешного использования атомной энергетики для сокращения углеродных выбросов. В результате активного развития в 1970-х годах атомной энергетики страна смогла обеспечить около 65% своей электроэнергии за счёт атомных электростанций. Это решение способствовало значительному сокращению выбросов CO₂, что сделало Францию одним из лидеров по производству чистой энергии в мире.

Согласно данным, в 1970-х годах ВВП Франции увеличивался в среднем на 5% в год, что свидетельствует о динамичном экономическом росте, несмотря на внедрение новых технологий и энергетических решений. В то же время выбросы CO₂ на душу населения уменьшились почти на 40% с 1970 года, что является результатом перехода к атомной энергетике и повышения эффективности использования энергии. Такое сочетание экономического роста и сокращения углеродных выбросов делает Францию уникальным примером того, как можно добиться устойчивого развития через внедрение атомной энергетики.

 США.

Согласно декларации, подписанной на COP-28, США вновь акцентируют внимание на развитии атомной энергетики, понимая важность этой отрасли для достижения энергетической независимости и уменьшения углеродных выбросов. В последние десятилетия американская атомная энергетика сталкивалась с различными вызовами, включая старение существующих реакторов и негативное общественное восприятие. Однако осознание необходимости устойчивого энергетического будущего и стремление к декарбонизации открывают новые горизонты для атомной энергетики в стране.

Министерство энергетики США (DOE) активно поддерживает разработки новых технологий, таких как малые модульные реакторы (SMR). Эти реакторы предлагают ряд преимуществ, в том числе повышенную безопасность, модульность и возможность более гибкого развёртывания в зависимости от потребностей региона. В рамках своих стратегий DOE подчёркивает, что SMR могут стать ключевыми элементами в обеспечении надёжной и чистой энергетики, что особенно важно для достижения целей по климату и устойчивому развитию.

Возвращение к атомной энергетике в США также связано с необходимостью укрепления энергонезависимости. Опираясь на уроки прошлого, когда страна ослабила свои позиции в атомной сфере, новое поколение политиков и экспертов признаёт, что атомная энергетика может значительно уменьшить зависимость от импортируемых ископаемых видов топлива. В результате США стремятся не только увеличить мощность атомной генерации, но и вернуть себе лидерство в глобальной атомной энергетике, обеспечивая тем самым энергетическую безопасность и поддержку международных климатических обязательств.

Германия.

Несмотря на стремление Германии к полному отказу от атомной энергетики, это решение было воспринято многими экспертами как поспешное и, возможно, стратегически невыгодное. В 2011 году, после аварии на Фукусиме, Германия приняла решение о закрытии своих атомных электростанций к 2022 году, хотя они на тот момент обеспечивали значительную часть низкоуглеродной электроэнергии страны. Вместо этого страна стала активно развивать использование возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце. Однако это резкое изменение энергетической стратегии привело к ряду последствий.

Во-первых, переход на возобновляемые источники оказался сложным с точки зрения стабильности энергоснабжения. Временные пробелы в выработке электроэнергии объектами ВИЭ вынудили Германию больше полагаться на уголь и природный газ, что, в свою очередь, увеличило выбросы CO₂. Поспешный отказ от атомной энергетики без должного плана перехода привёл к тому, что страна потеряла мощный инструмент для борьбы с изменением климата. Атомная энергетика, будучи низкоуглеродной и стабильной, могла бы сыграть ключевую роль в переходе к устойчивой энергосистеме, но отказ от неё увеличил углеродный след Германии.

В странах с малой долей атомной энергии, таких как Южная Африка (4,4%) и Индия (3,1%), объёмы выбросов CO₂ остаются значительными: 707 и 713 г/кВт·ч соответственно.

Чтобы значительно сократить выбросы, необходима декарбонизация всех секторов энергетики. Однако наибольшее внимание в настоящее время по ряду причин сосредоточено на электроэнергетике:

Во-первых, электроэнергетический сектор легче всего поддаётся декарбонизации, поскольку существует возможность использования низкоуглеродных видов, таких как атомная энергия.

Во-вторых, электроэнергия является чистой на этапе конечного потребления, что имеет два ключевых преимущества — улучшение качества воздуха в городских районах и централизация выбросов, упрощающая их регулирование.

В-третьих, производство электроэнергии является интенсивным источником выбросов CO₂. При том, что только около 20% конечного энергопотребления приходится на электричество, его производство ответственно за более чем 40% всех связанных с энергией выбросов.

Для Казахстана переход на низкоуглеродные источники энергии является максимально актуальным, так как страна занимает вторую строчку в мире по наибольшему объёму выбросов парниковых газов. По итогам 2023 года объём выбросов CO₂ в РК составил 821 г/кВт·ч. Причина в том, что более 77% электроэнергии в стране вырабатывается на теплоэлектростанциях (ТЭС), которые работают на угле.

Уменьшить такой объём выбросов парниковых газов возможно только с помощью использования низкоуглеродных источников энергии, в нашем случае это ввод атомной электростанции (АЭС). Для этого в Казахстане есть все предпосылки: страна занимает второе место в мире по разведанным запасам природного урана и лидирующую позицию в уранодобывающей отрасли, ежегодно покрывая около 40% потребности мировой атомной энергетики. Можно привести аналогию, что как минимум каждый третий ядерный реактор в мире работает на казахстанском уране.

Кроме того, в РК действует Национальная атомная компания «Казатомпром», которая является крупнейшим производителем природного урана с приоритетным доступом к одной из величайших в мире ресурсных баз. В структуре «Казатомпрома» имеется завод ТОО «Ульба-ТВС», запущенный в работу в ноябре 2021 года после прохождения сертификации со стороны владельца технологии производства ТВС — французской компании Framatome — и получения признания сертифицированного поставщика ядерного топлива от конечного потребителя продукции — китайской ядерной корпорации CGNPC.

Завод «Ульба-ТВС» позволил Казахстану войти в ограниченный круг мировых поставщиков тепловыделяющих сборок, то есть готового ядерного топлива для АЭС. Это единственное в Казахстане производство ядерного топлива для атомных электростанций. Основные клиенты «Казатомпрома» — операторы АЭС, а главные экспортные рынки его продукции — Китай, Южная и Восточная Азия, Северная Америка и Европа.

Таким образом, если говорить о потенциальном запуске АЭС в Казахстане, «Казатомпром», исходя из годового объёма производства, обладает более чем достаточными ресурсами урана для обеспечения потребности АЭС.

С учётом всех факторов атомная энергетика представляет собой важный инструмент для борьбы с изменением климата и сокращения углеродных выбросов. Международный опыт, показавший успешные примеры использования атомной энергии для уменьшения углеродного следа, может служить ориентиром для Казахстана.

Строительство новых атомных электростанций в стране не только сократит объёмы выбросов CO₂, но и обеспечит энергетическую безопасность, экономический рост и улучшение качества жизни населения.